WEB前端优化实践

作者: 赵客缦胡缨v吴钩霜雪明 | 来源:发表于2023-03-09 10:53 被阅读0次

提升首屏的加载速度，是前端性能优化中最重要的环节，这里笔者梳理出一些 常规且有效 的首屏优化建议

目标：通过对比优化前后的性能变化，来验证方案的有效性，了解并掌握其原理

1、路由懒加载

SPA 项目，一个路由对应一个页面，如果不做处理，项目打包后，会把所有页面打包成一个文件，当用户打开首页时，会一次性加载所有的资源，造成首页加载很慢，降低用户体验。

列一个实际项目的打包详情：

将路由全部改成懒加载

// 通过webpackChunkName设置分割后代码块的名字
const Home = () => import(/* webpackChunkName: "home" */ "@/views/home/index.vue");
const MetricGroup = () => import(/* webpackChunkName: "metricGroup" */ "@/views/metricGroup/index.vue");
…………
const routes = [
    {
       path: "/",
       name: "home",
       component: Home
    },
    {
       path: "/metricGroup",
       name: "metricGroup",
       component: MetricGroup
    },
    …………
 ]

重新打包后，首页资源拆分为 app.js 和 home.js，以及对应的 css 文件

通过路由懒加载，该项目的首页资源压缩约 52%

路由懒加载的原理

懒加载前提的实现：ES6的动态地加载模块——import()

调用 import() 之处，被作为分离的模块起点，意思是，被请求的模块和它引用的所有子模块，会分离到一个单独的 chunk 中
——摘自《webpack——模块方法》的import()小节

要实现懒加载，就得先将进行懒加载的子模块分离出来，打包成一个单独的文件。

webpackChunkName 作用是 webpack 在打包的时候，对异步引入的库代码（lodash）进行代码分割时，设置代码块的名字。webpack 会将任何一个异步模块与相同的块名称组合到相同的异步块中。

2、组件懒加载

除了路由的懒加载外，组件的懒加载在很多场景下也有重要的作用

举个🌰：

home 页面和 about 页面，都引入了 dialogInfo 弹框组件，该弹框不是一进入页面就加载，而是需要用户手动触发后才展示出来

home 页面示例：

<template>
  <div class="homeView">
    <p>home 页面</p>
    <el-button @click="dialogVisible = !dialogVisible">打开弹框</el-button>
    <dialogInfo v-if="dialogVisible" />
  </div>
</template>
<script>
import dialogInfo from '@/components/dialogInfo';
export default {
  name: 'homeView',
  components: {
    dialogInfo
  }
}
</script>

项目打包后，发现 home.js 和 about.js 均包括了该弹框组件的代码（在 dist 文件中搜索dialogInfo弹框组件）

当用户打开 home 页时，会一次性加载该页面所有的资源，我们期望的是用户触发按钮后，再加载该弹框组件的资源

这种场景下，就很适合用懒加载的方式引入

弹框组件懒加载：

<script>
const dialogInfo = () => import(/* webpackChunkName: "dialogInfo" */ '@/components/dialogInfo');
export default {
  name: 'homeView',
  components: {
    dialogInfo
  }
}
</script>

重新打包后，home.js 和 about.js 中没有了弹框组件的代码，该组件被独立打包成 dialogInfo.js，当用户点击按钮时，才会去加载 dialogInfo.js 和 dialogInfo.css

最终，使用组件路由懒后，该项目的首页资源进一步减少约 11%

组件懒加载的使用场景

有时资源拆分的过细也不好，可能会造成浏览器 http 请求的增多

总结出三种适合组件懒加载的场景：

1）该页面的 JS 文件体积大，导致页面打开慢，可以通过组件懒加载进行资源拆分，利用浏览器并行下载资源，提升下载速度（比如首页）

2）该组件不是一进入页面就展示，需要一定条件下才触发（比如弹框组件）

3）该组件复用性高，很多页面都有引入，利用组件懒加载抽离出该组件，一方面可以很好利用缓存，同时也可以减少页面的 JS 文件大小（比如表格组件、图形组件等）

3、合理使用 Tree shaking

Tree shaking 的作用：消除无用的 JS 代码，减少代码体积

举个🌰：

// util.js
export function targetType(target) {
  return Object.prototype.toString.call(target).slice(8, -1).toLowerCase();
}
export function deepClone(target) {
  return JSON.parse(JSON.stringify(target));
}

项目中只使用了 targetType 方法，但未使用 deepClone 方法，项目打包后，deepClone 方法不会被打包到项目里

tree-shaking 原理：

依赖于ES6的模块特性，ES6模块依赖关系是确定的，和运行时的状态无关，可以进行可靠的静态分析，这就是 tree-shaking 的基础

静态分析就是不需要执行代码，就可以从字面量上对代码进行分析。ES6之前的模块化，比如 CommonJS 是动态加载，只有执行后才知道引用的什么模块，就不能通过静态分析去做优化，正是基于这个基础上，才使得 tree-shaking 成为可能

Tree shaking 并不是万能的

并不是说所有无用的代码都可以被消除，还是上面的代码，换个写法 tree-shaking 就失效了

// util.js
export default {
  targetType(target) {
    return Object.prototype.toString.call(target).slice(8, -1).toLowerCase();
  },
  deepClone(target) {
    return JSON.parse(JSON.stringify(target));
  }
};

// 引入并使用
import util from '../util';
util.targetType(null)

同样的，项目中只使用了 targetType 方法，未使用 deepClone 方法，项目打包后，deepClone 方法还是被打包到项目里

在 dist 文件中搜索 deepClone 方法

究其原因，export default 导出的是一个对象，无法通过静态分析判断出一个对象的哪些变量未被使用，所以 tree-shaking 只对使用 export 导出的变量生效

这也是函数式编程越来越火的原因，因为可以很好利用 tree-shaking 精简项目的体积，也是 vue3 全面拥抱了函数式编程的原因之一

4、骨架屏优化白屏时长

使用骨架屏，可以缩短白屏时间，提升用户体验。

国内大多数的主流网站都使用了骨架屏，特别是手机端的项目。

SPA 单页应用，无论 vue 还是 react，最初的 html 都是空白的，需要通过加载 JS 将内容挂载到根节点上，这套机制的副作用：会造成长时间的白屏。

常见的骨架屏插件就是基于这种原理，在项目打包时将骨架屏的内容直接放到 html 文件的根节点中。

使用骨架屏插件，打包后的 html 文件（根节点内部为骨架屏）：

同一项目，对比使用骨架屏前后的 FP 白屏时间：

无骨架屏：白屏时间 1063ms
有骨架屏：白屏时间 144ms

骨架屏确实是优化白屏的不二选择，白屏时间缩短了 86%

骨架屏插件

这里以 vue-skeleton-webpack-plugin 插件为例，该插件的亮点是可以给不同的页面设置不同的骨架屏，这点确实很酷

1）安装

npm i vue-skeleton-webpack-plugin

2）vue.config.js 配置

// 骨架屏
const SkeletonWebpackPlugin = require("vue-skeleton-webpack-plugin");
module.exports = {
   configureWebpack: {
      plugins: [
       new SkeletonWebpackPlugin({
        // 实例化插件对象
        webpackConfig: {
          entry: {
            app: path.join(__dirname, './src/skeleton.js') // 引入骨架屏入口文件
          }
        },
        minimize: true, // SPA 下是否需要压缩注入 HTML 的 JS 代码
        quiet: true, // 在服务端渲染时是否需要输出信息到控制台
        router: {
          mode: 'hash', // 路由模式
          routes: [
            // 不同页面可以配置不同骨架屏
            // 对应路径所需要的骨架屏组件id，id的定义在入口文件内
            { path: /^\/home(?:\/)?/i, skeletonId: 'homeSkeleton' },
            { path: /^\/detail(?:\/)?/i, skeletonId: 'detailSkeleton' }
          ]
        }
      })        
      ]
   }
}

3）新建 skeleton.js 入口文件

// skeleton.js
import Vue from "vue";
// 引入对应的骨架屏页面
import homeSkeleton from "./views/homeSkeleton";
import detailSkeleton from "./views/detailSkeleton";

export default new Vue({
    components: {
        homeSkeleton,
        detailSkeleton,
    },
    template: `
    <div>
      <homeSkeleton id="homeSkeleton" style="display:none;" />
      <detailSkeleton id="detailSkeleton" style="display:none;" />
    </div>
  `,
});

5、长列表虚拟滚动

首页中不乏有需要渲染长列表的场景，当渲染条数过多时，所需要的渲染时间会很长，滚动时还会造成页面卡顿，整体体验非常不好

虚拟滚动——指的是只渲染可视区域的列表项，非可见区域的不渲染，在滚动时动态更新可视区域，该方案在优化大量数据渲染时效果是很明显的

虚拟滚动图例：

虚拟滚动基本原理：

计算出 totalHeight 列表总高度，并在触发时滚动事件时根据 scrollTop 值不断更新 startIndex 以及 endIndex ，以此从列表数据 listData 中截取对应元素

虚拟滚动性能对比：

使用虚拟滚动使性能提升了 78%

虚拟滚动插件

虚拟滚动的插件有很多，比如 vue-virtual-scroller、vue-virtual-scroll-list、react-tiny-virtual-list、react-virtualized 等

这里简单介绍 vue-virtual-scroller 的使用

// 安装插件
npm install vue-virtual-scroller

// main.js
import VueVirtualScroller from 'vue-virtual-scroller'
import 'vue-virtual-scroller/dist/vue-virtual-scroller.css'

Vue.use(VueVirtualScroller)

// 使用
<template> 
  <RecycleScroller 
    class="scroller" 
    :items="list" 
    :item-size="32" 
    key-field="id" 
    v-slot="{ item }"> 
      <div class="user"> {{ item.name }} </div>
  </RecycleScroller> 
</template>

该插件主要有 RecycleScroller.vue、DynamicScroller.vue 这两个组件，其中 RecycleScroller 需要 item 的高度为静态的，也就是列表每个 item 的高度都是一致的，而 DynamicScroller 可以兼容 item 的高度为动态的情况

6、Web Worker 优化长任务

由于浏览器 GUI 渲染线程与 JS 引擎线程是互斥的关系，当页面中有很多长任务时，会造成页面 UI 阻塞，出现界面卡顿、掉帧等情况

查看页面的长任务：

打开控制台，选择 Performance 工具，点击 Start 按钮，展开 Main 选项，会发现有很多红色的三角，这些就属于长任务（长任务：执行时间超过50ms的任务）

测试实验：

如果直接把下面这段代码直接丢到主线程中，计算过程中页面一直处于卡死状态，无法操作

let sum = 0;
for (let i = 0; i < 200000; i++) {
    for (let i = 0; i < 10000; i++) {
      sum += Math.random()
    }
  }

使用 Web Worker 执行上述代码时，计算过程中页面正常可操作、无卡顿

// worker.js
onmessage = function (e) {
  // onmessage获取传入的初始值
  let sum = e.data;
  for (let i = 0; i < 200000; i++) {
    for (let i = 0; i < 10000; i++) {
      sum += Math.random()
    }
  }
  // 将计算的结果传递出去
  postMessage(sum);
}

Web Worker 具体的使用与案例，详情见一文彻底了解Web Worker，十万、百万条数据都是弟弟🔥

Web Worker 的通信时长

并不是执行时间超过 50ms 的任务，就可以使用 Web Worker，还要先考虑通信时长的问题

假如一个运算执行时长为 100ms，但是通信时长为 300ms，用了 Web Worker可能会更慢

比如新建一个 web worker, 浏览器会加载对应的 worker.js 资源，下图中的 Time 是这个资源的通信时长（也叫加载时长）

当任务的运算时长 - 通信时长 > 50ms，推荐使用Web Worker

7、requestAnimationFrame 制作动画

requestAnimationFrame 是浏览器专门为动画提供的 API，它的刷新频率与显示器的频率保持一致，使用该 api 可以解决用 setTimeout/setInterval 制作动画卡顿的情况

下面的案例演示了两者制作进度条的对比（运行按钮可点击）

可以看到使用定时器制作的动画，卡顿还是比较明显的

jcode

setTimeout/setInterval、requestAnimationFrame 三者的区别：

1）引擎层面

setTimeout/setInterval 属于 JS引擎，requestAnimationFrame 属于 GUI引擎

JS引擎与GUI引擎是互斥的，也就是说 GUI 引擎在渲染时会阻塞 JS 引擎的计算

2）时间是否准确

requestAnimationFrame 刷新频率是固定且准确的，但 setTimeout/setInterval 是宏任务，根据事件轮询机制，其他任务会阻塞或延迟js任务的执行，会出现定时器不准的情况

3）性能层面

当页面被隐藏或最小化时，setTimeout/setInterval 定时器仍会在后台执行动画任务，而使用 requestAnimationFrame 当页面处于未激活的状态下，屏幕刷新任务会被系统暂停

8、JS 的6种加载方式

1）正常模式

<script src="index.js"></script>

这种情况下 JS 会阻塞 dom 渲染，浏览器必须等待 index.js 加载和执行完成后才能去做其它事情

2）async 模式

<script async src="index.js"></script>

async 模式下，它的加载是异步的，JS 不会阻塞 DOM 的渲染，async 加载是无顺序的，当它加载结束，JS 会立即执行

使用场景：若该 JS 资源与 DOM 元素没有依赖关系，也不会产生其他资源所需要的数据时，可以使用async 模式，比如埋点统计

3）defer 模式

<script defer src="index.js"></script>

defer 模式下，JS 的加载也是异步的，defer 资源会在 DOMContentLoaded 执行之前，并且 defer 是有顺序的加载

如果有多个设置了 defer 的 script 标签存在，则会按照引入的前后顺序执行，即便是后面的 script 资源先返回

所以 defer 可以用来控制 JS 文件的执行顺序，比如 element-ui.js 和 vue.js，因为 element-ui.js 依赖于 vue，所以必须先引入 vue.js，再引入 element-ui.js

<script defer src="vue.js"></script>
<script defer src="element-ui.js"></script>

defer 使用场景：一般情况下都可以使用 defer，特别是需要控制资源加载顺序时

4）module 模式

<script type="module">import { a } from './a.js'</script>

在主流的现代浏览器中，script 标签的属性可以加上 type="module"，浏览器会对其内部的 import 引用发起 HTTP 请求，获取模块内容。这时 script 的行为会像是 defer 一样，在后台下载，并且等待 DOM 解析

Vite 就是利用浏览器支持原生的 es module 模块，开发时跳过打包的过程，提升编译效率

5） preload

<link rel="preload" as="script" href="index.js">

link 标签的 preload 属性：用于提前加载一些需要的依赖，这些资源会优先加载（如下图红框）

vue2 项目打包生成的 index.html 文件，会自动给首页所需要的资源，全部添加 preload，实现关键资源的提前加载

preload 特点：

1）preload 加载的资源是在浏览器渲染机制之前进行处理的，并且不会阻塞 onload 事件；

2）preload 加载的 JS 脚本其加载和执行的过程是分离的，即 preload 会预加载相应的脚本代码，待到需要时自行调用；

6）prefetch

<link rel="prefetch" as="script" href="index.js">

prefetch 是利用浏览器的空闲时间，加载页面将来可能用到的资源的一种机制；通常可以用于加载其他页面（非首页）所需要的资源，以便加快后续页面的打开速度

prefetch 特点：

1）pretch 加载的资源可以获取非当前页面所需要的资源，并且将其放入缓存至少5分钟（无论资源是否可以缓存）

2）当页面跳转时，未完成的 prefetch 请求不会被中断

加载方式总结

async、defer 是 script 标签的专属属性，对于网页中的其他资源，可以通过 link 的 preload、prefetch 属性来预加载

如今现代框架已经将 preload、prefetch 添加到打包流程中了，通过灵活的配置，去使用这些预加载功能，同时我们也可以审时度势地向 script 标签添加 async、defer 属性去处理资源，这样可以显著提升性能

9、图片的优化

平常大部分性能优化工作都集中在 JS 方面，但图片也是页面上非常重要的部分

特别是对于移动端来说，完全没有必要去加载原图，浪费带宽。如何去压缩图片，让图片更快的展示出来，有很多优化工作可以做

淘宝首页的图片资源都很小：

图片的动态裁剪

很多云服务，比如阿里云或七牛云，都提供了图片的动态裁剪功能，效果很棒，确实是钱没有白花

只需在图片的url地址上动态添加参数，就可以得到你所需要的尺寸大小，比如：http://7xkv1q.com1.z0.glb.clouddn.com/grape.jpg?imageView2/1/w/200/h/200

图片瘦身前后对比：

原图：1.8M
裁剪后：12.8KB

经过动态裁剪后的图片，加载速度会有非常明显的提升

图片的懒加载

对于一些图片量比较大的首页，用户打开页面后，只需要呈现出在屏幕可视区域内的图片，当用户滑动页面时，再去加载出现在屏幕内的图片，以优化图片的加载效果

图片懒加载实现原理：

由于浏览器会自动对页面中的 img 标签的 src 属性发送请求并下载图片，可以通过 html5 自定义属性 data-xxx 先暂存 src 的值，然后在图片出现在屏幕可视区域的时候，再将 data-xxx 的值重新赋值到 img 的 src 属性即可

<img src="" alt="" data-src="./images/1.jpg">
<img src="" alt="" data-src="./images/2.jpg">

这里以 vue-lazyload 插件为例

// 安装 
npm install vue-lazyload 
    
// main.js 注册
import VueLazyload from 'vue-lazyload'
Vue.use(VueLazyload)
// 配置项
Vue.use(VueLazyload, {
  preLoad: 1.3,
  error: 'dist/error.png', // 图片加载失败时的占位图
  loading: 'dist/loading.gif', // 图片加载中时的占位图
  attempt: 1
})

// 通过 v-lazy 指令使用
<ul>  
    <li v-for="img in list">
        <img v-lazy="img.src" :key="img.src" >
    </li>
</ul>

使用字体图标

字体图标是页面使用小图标的不二选择，最常用的就是 iconfont

字体图标的优点：

1）轻量级：一个图标字体要比一系列的图像要小。一旦字体加载了，图标就会马上渲染出来，减少了 http 请求

2）灵活性：可以随意的改变颜色、产生阴影、透明效果、旋转等

3）兼容性：几乎支持所有的浏览器，请放心使用

图片转 base64 格式

将小图片转换为 base64 编码字符串，并写入 HTML 或者 CSS 中，减少 http 请求

转 base64 格式的优缺点：

1）它处理的往往是非常小的图片，因为 Base64 编码后，图片大小会膨胀为原文件的 4/3，如果对大图也使用 Base64 编码，后者的体积会明显增加，即便减少了 http 请求，也无法弥补这庞大的体积带来的性能开销，得不偿失

2）在传输非常小的图片的时候，Base64 带来的文件体积膨胀、以及浏览器解析 Base64 的时间开销，与它节省掉的 http 请求开销相比，可以忽略不计，这时候才能真正体现出它在性能方面的优势

项目可以使用 url-loader 将图片转 base64：

// 安装
npm install url-loader --save-dev
    
// 配置
module.exports = {
  module: {
    rules: [{
        test: /.(png|jpg|gif)$/i,
        use: [{
            loader: 'url-loader',
            options: {
              // 小于 10kb 的图片转化为 base64
              limit: 1024 * 10
            }
        }]
     }]
  }
};